Multipotente Stammzellen

Definition: Was sind multipotente Stammzellen?

Dem Begriff der multipotenten Stammzellen nähert man sich am besten, indem man zunächst herausstellt, was diese „Vielkönner-Zellen“ nicht mehr können. Aus multipotenten Stammzellen kann kein vollständiger Organismus mehr entstehen wie aus der Zygote, der befruchteten Eizelle. Sie ist die totipotente Urstammzelle und ein wahrer Alleskönner. Multipotente Stammzellen können sich auch nicht mehr in nahezu alle Zelltypen des Körpers ausdifferenzieren wie die pluripotenten Stammzellen. Multipotente Stammzellen befinden in der Hierarchie der Stammzellen genau in der Mitte zwischen den Generalisten wie den totipotenten Stammzellen und Spezialisten wie den unipotenten Stammzellen. Multipotente Stammzellen können nach wie vor „viel“, denn der Begriff leitet sich vom lateinischen Wort „multus“ ab. Laut Definition sind multipotente Stammzellen in der Lage, sich in eine Vielzahl von Zelltypen zu differenzieren – allerdings sind sie dabei schon auf einen bestimmten Gewebetyp festgelegt.

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Einordnung der Stammzellenarten in die Hierarchie nach dem Differenzierungspotenzial

 

Multipotente Stammzellen existieren nach der Embryonalentwicklung und gelten als flexibelste Stammzellen im adulten Organismus. Zu den multipotenten Stammzellen zählen beispielsweise die hämatopoetischen Stammzellen. Aus den Blutstammzellen entwickeln sich alle Zellen des Blutes und des Immunsystems: also die roten Blutkörperchen (Erythrozyten), die weißen Blutkörperchen (Leukozyten) sowie die Blutplättchen (Thrombozyten).
Die Blutzellen im menschlichen Körper haben eine recht kurze Lebensdauer von wenigen Tagen. Täglich müssen deshalb Milliarden von ihnen ersetzt werden. Dazu teilen sich die hämatopoetischen Stammzellen und differenzieren sich aus. Gerät das fein austarierte System der Blutbildung durcheinander, kann dies lebensbedrohlich sein. Die multipotenten, hämatopoetischen Stammzellen übernehmen damit wichtige Regenerationsprozesse im Körper.

Aus blutbildenden Stammzellen werden in der Regel aber keine Herzzellen und keine Nervenzellen mehr. Dafür sorgt die jeweilige Umgebung, in der sie sich im Normalfall befinden. Sie stellt die jeweiligen Botenstoffe und Wachstumsfaktoren bereit, die die korrekte Ausdifferenzierung steuern. Jüngste Forschungsergebnisse legen allerdings nahe, dass auch multipotente Stammzellen im Labor dazu angeregt werden können, sich zu Zellen außerhalb ihres festgelegten Gewebetyps zu entwickeln. Den Vorgang nennen Experten „Transdifferenzierung“. Sie erfolgt vermutlich innerhalb des jeweiligen Keimblattes (Mesoderm, Endoderm, Ektoderm). Hier werden weitere Untersuchungen und Studien folgen müssen, sodass in Zukunft vielleicht die Kategorisierung der Stammzellen nach ihrer Potenzstufe überdacht werden muss.

 

Quellen für multipotente Stammzellen

Multipotente Stammzellen gibt es unter den fetalen Stammzellen, genauso wie unter den neonatalen als auch unter den adulten Stammzellen.

Beispielsweise kommen hämatopoetische Stammzellen in ihrer adulten Form sowohl im Knochenmark von Kindern und Erwachsenen vor. Das Nabelschnurblut von Neugeborenen enthält ebenfalls viele blutbildende Stammzellen. Diese zählen dann zu den neonatalen Stammzellen und weisen ganz besondere Eigenschaften auf, weswegen sich immer mehr Eltern für eine Aufbewahrung der Nabelschnurblut-Stammzellen entscheiden. Mittlerweile ist die Einlagerung von Nabelschnurgewebe ebenfalls möglich. Wissenschaftler gelang der Nachweis, dass es dort viele mesenchymale Stammzelle gibt, sodass die Entsorgung der Nabelschnur im Klinikmüll im Grunde genommen viel zu schade ist. Die mesenchymalen Stammzellen sind ebenfalls multipotent und können sich zu Gewebe des Stütz- und Bewegungsapparates also zu Muskeln, Bindegewebe aber auch Knorpel und Knochen weiterentwickeln.

 

Anwendung multipotenter Stammzellen in der Medizin

Die Therapie mit Blutstammzellen ist bei Blutbildungsstörungen wie Leukämie oder Anämien sowie Immundefekten wie SCID oder dem Wiskott-Aldrich-Syndrom längst Standardtherapie in der Medizin. Hier wird mithilfe von blutbildenden Stammzellen aus dem Knochenmark oder Nabelschnurblut die Blutbildung und/oder das Immunsystem neu gestartet. Je nach Krankheitsbild kann auf die eigenen Stammzellen zurückgegriffen werden oder es muss ein passender Spender gefunden werden. Mittlerweile hat sich gezeigt, dass die Stammzellentransplantation nicht nur bei Blutkrebs sondern auch bei anderen Tumoren die Überlebenschancen der Patienten verbessert. Vor Beginn der Chemotherapie und Bestrahlung werden daher dem Patienten oftmals die eigenen hämatopoetischen Stammzellen entnommen, aufbereitet und eingefroren. Dann erfolgt die Behandlung. Chemotherapie und Bestrahlung töten allerdings nicht nur die Krebszellen ab, sondern schädigen auch die Blutbildung. Nach Abschluss der Behandlung bekommt der Patient daher die eigenen Stammzellen retransplantiert, um die Blutbildung anzuregen und so schnell zu alter Lebensqualität zurückzufinden.

 

Multipotente Stammzellen sind Hoffnungsträger für das Tissue Engineering

Multipotente Stammzellen sind vor allem für das Tissue Engineering, also dem Züchten von Geweben im Labor, besonders interessant. Hier sehen Forscher in den mesenchymalen Stammzellen ein enormes Potenzial. Aus ihnen möchten die Forscher langfristig komplette Organe wie Herz, Leber oder Niere wachsen lassen. Damit kann einerseits die Wartezeit von Patienten auf ein neues Organ minimiert werden, da die Mediziner auf Spenderorgane nicht mehr angewiesen wären. Auf der anderen Seite würden die Stammzellen sogar vom Patienten selbst stammen. Damit ließe sich das Abstoßungsrisiko auf beinahe null senken, da das neue Organ vom Immunsystem nicht als „fremd“ erkannt und attackiert werden würde. Um diese Komplikation im Moment zu unterdrücken, müssen transplantierte Patienten ein Leben lang Immunsuppressiva einnehmen. Diese verhindern zwar eine Abstoßung, haben aber selbst gefährliche Nebenwirkungen.